(57)【要約】【課題】貫通孔の形成、風合いの低下および資材コストの増加なしに、十分な強度で、熱融着成分を含有しない紙シートを接合できるようにする。【解決手段】熱融着成分を含有しない第一の紙シート１０に、熱融着成分を含有しない第二の紙シート１１を圧接しつつ、この圧接部分に超音波を与え、第一の紙シート１０の繊維間に第二の紙シート１１の繊維を機械的に入り込ませることにより、熱融着なしに接合部分を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱融着成分を含有しない第一の紙シートに、熱融着成分を含有しない第二の紙シートを接合してなる紙シートであって、
第一の紙シートに第二の紙シートを圧接しつつ、この圧接部分に超音波を与え、第一の紙シートの繊維間に第二の紙シートの繊維を機械的に入り込ませることにより熱融着なしに接合してなる、
ことを特徴とする紙シート。
【請求項２】
接合部分がパターン状をなしている、請求項１または２記載の紙シート。
【請求項３】
接合部分における７５°光沢度（ＪＩＳ Ｐ８１４２）が非接合部分の１．４倍以上である、請求項１または２記載の紙シート。
【請求項４】
熱融着成分を含有しない第一の紙シートに、熱融着成分を含有しない第二の紙シートを接合する方法であって、
第一の紙シートに第二の紙シートを圧接しつつ、この圧接部分に超音波を与え、第一の紙シートの繊維間に第二の紙シートの繊維を機械的に入り込ませることにより熱融着なしに接合する、
ことを特徴とする紙シートの接合方法。
【請求項５】
前記圧接における線圧力を０．５〜５．０ｋｇｆ／ｃｍとし、前記超音波の周波数を１７〜１００ｋＨｚとし、前記超音波の振幅を１０〜１００μｍとする、請求項４記載の紙シートの接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紙シートならびに紙シートの接合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、トイレットペーパーやティッシュペーパー、キッチンペーパー、ペーパータオル等においては、耐久性や液透過性、吸収性等の機能性を向上させるために、熱融着成分を含有しない紙シートを複数枚重ねて一体化し、一枚のシートとして利用できるタイプのもの（例えばティッシュペーパーにおいて２枚重ねのものは２プライと呼ばれる）が提供されている。
【０００３】
このような重ね合わせシートの製造方法としては、紙を重ね合わせた状態でミシン目のような微細な孔を形成する方法、粘着材を介さず若しくは介して紙を重ね合わせ、非加熱または加熱エンボス加工を施す方法がある（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、微細な孔を形成する方法では、シートを貫通する孔の存在により液が透過し易くなるとともに風合いも低下する。また、粘着材を介さず紙を重ね合わせエンボス加工を施す方法では、接合力が弱いという問題点がある。さらに、粘着材を介して紙を重ね合わせエンボス加工を施す方法では、粘着材の分、資材コストが嵩む。さらにまた、加熱エンボス加工は加熱による風合いの低下を避けることができない。
【特許文献１】特開２００２‐３４７１４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の主たる課題は、熱融着成分を含有しない紙シートを重ねて接合するにあたり、貫通孔の形成、風合いの低下および資材コストの増加なしに、十分な強度で接合できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決した本発明は次記のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
熱融着成分を含有しない第一の紙シートに、熱融着成分を含有しない第二の紙シートを接合してなる紙シートであって、
第一の紙シートに第二の紙シートを圧接しつつ、この圧接部分に超音波を与え、第一の紙シートの繊維間に第二の紙シートの繊維を機械的に入り込ませることにより熱融着なしに接合してなる、
ことを特徴とする紙シート。
【０００７】
（作用効果）
このように、紙シートの接合部分を圧接しながら圧接部分に超音波を伝播させると、第一の紙シートの繊維間に第二の紙シートの繊維が機械的に入り込み、熱融着なしに両シートを一体化することができる。また、接合部分では繊維の結晶化が進行するため、接合部分に光沢を帯びるようになり、見映えが良くなる。この原理は、紙の技術分野以外で使用されている超音波溶着とは顕著に相違するものであり、風合いの低下を抑えつつ、十分な強度を発現できるものである。またもちろん、貫通孔の形成や粘着材は不要であることはいうまでもない。
【０００８】
＜請求項２記載の発明＞
接合部分がパターン状をなしている、請求項１または２記載の紙シート。
【０００９】
（作用効果）
本発明は、接合部分における風合いの低下が少ないとはいえ、何もしない場合と比べれば風合いに変化が現れるものである。よって、接合部分をパターン状に設けることで、部分的な風合いの変化を、全体的な機能性や機能美によって補うようにするのは好ましい。
【００１０】
＜請求項３記載の発明＞
接合部分における７５°光沢度が非接合部分の１．４倍以上である、請求項１または２記載の紙シート。
【００１１】
（作用効果）
接合部分における光沢度がこの範囲内にあると、接合部分に綺麗な光沢を帯びるようになり、見映えが良くなる。なお、７５°光沢度とは、ＪＩＳ Ｐ８１４２に規定される７５°光沢度試験により測定される光沢度を意味し、対象部位に対して７５°の入射角で光を当てたときの、７５°の出射角の反射光量を入射光量に対する百分率で表したものである。
【００１２】
＜請求項４記載の発明＞
熱融着成分を含有しない第一の紙シートに、熱融着成分を含有しない第二の紙シートを接合する方法であって、
第一の紙シートに第二の紙シートを圧接しつつ、この圧接部分に超音波を与え、第一の紙シートの繊維間に第二の紙シートの繊維を機械的に入り込ませることにより熱融着なしに接合する、
ことを特徴とする紙シートの接合方法。
【００１３】
（作用効果）
請求項１記載の発明と同様の作用効果が奏せられる。
【００１４】
＜請求項５記載の発明＞
前記圧接における線圧を０．５〜５．０ｋｇｆ／ｃｍとし、前記超音波の周波数を１７〜１００ｋＨｚとし、前記超音波の振幅を１０〜１００μｍとする、請求項４記載の紙シートの接合方法。
【００１５】
（作用効果）
本発明の接合を行う場合、線圧、周波数および振幅がこの範囲内にあると極めて有利である。
【発明の効果】
【００１６】
以上のとおり本発明によれば、貫通孔の形成、風合いの低下および資材コストの増加なしに、十分な強度で、熱融着成分を含有しない紙シートを接合できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照しながら詳説する。
図１は、紙シートの接合装置例１を示しており、外周面に所定のパターンで形成された凸部３，３…を有するアンビルロール４と、アンビルロール４の凸部３，３…に対して圧接される超音波付与部２とを備えている。超音波付与部２とアンビルロール４との間には、第一及び第二の紙シート１０，１１が重ね合わされた状態で通される。
【００１８】
超音波付与部２は、超音波振動子２Ａの発生する超音波振動をブースタ２Ｂと呼ばれる増幅手段で増幅（振幅を増大）し、ホーン又はコーンと呼ばれる手段２Ｃで対象物に伝播させるように構成されている。超音波振動子２Ａに対しては、振幅や周波数等の動作条件に応じた駆動電流が図示しない発振回路を介して供給されるようになっている。超音波振動の方向は、紙シート１０，１１の平面に沿う方向、すなわちロール幅方向、ロール幅方向と直交する若しくは斜めに交差する方向など、超音波振動子の種類や取り付け位置に応じて適宜定めることができる。
【００１９】
なお、超音波のエネルギーを紙シート１０，１１に対して効率良く伝播させるためには、アンビルロール４に振動を吸収するような材質（例えばゴム）を使用するのは好ましくない。
【００２０】
本装置例１では、図示しないが、ホーン２Ｃをアンビルロール４に向かって加圧する加圧手段、ならびにアンビルロール４の回転駆動手段を備えている。加圧手段としては、ホーン２Ｃをエアーシリンダ等の駆動源によりアンビルロール４側に押圧自在にするといった構成を採用できる。また、回転駆動手段としては、モータ等を用いることができ、圧接時間を調整するために、回転速度を可変とするのが好ましい。
【００２１】
接合に際しては、第一及び第二の紙シート１０，１１が重ね合わされた状態で、接合装置１における超音波付与部２（のホーン２Ｃ）とアンビルロール４との間に通過される。第一及び第二の紙シート１０，１１は、ＮＢＫＰやＬＢＫＰ等のパルプ繊維を原料とし、必要に応じて柔軟剤、紙力増強剤、顔料等の添加剤を添加し、抄造されるものであり、熱融着繊維等の熱融着成分を含まないものである。また、第一および第二の紙シート１０，１１は同じ材質のものでも、異なる材質のものでも良い。
【００２２】
超音波付与部２およびアンビルロール４間に挟まれた第一及び第二の紙シート１０，１１は、アンビルロール４の凸部３により部分的に圧接されるとともに、この圧接部分に超音波付与部２から超音波が伝播され、この超音波エネルギーにより繊維が振動することにより、第一の紙シート１０の繊維間に第二の紙シート１１の繊維が機械的に入り込み、熱融着なしに圧接部分が一体化し、接合部分１２が形成される。接合部分１２では繊維の結晶化が進行するため、接合部分に光沢を帯びるようになり、見映えが良くなる。
【００２３】
圧接の圧力は、線圧で０．５〜５．０ｋｇｆ／ｃｍ、特に２．０〜３．０ｋｇｆ／ｃｍとするのが好ましい。この圧接圧力は加圧手段により調節できる。圧接圧力が低すぎると接合が不十分となり易く、高すぎると紙シート１０，１１に孔が開いてしまったり、加工時にシートが切断され易くなったり、ホーンやアンビルロールの磨耗が進行し易くなったりするため好ましくない。
【００２４】
圧着速度（単位時間あたりに接合処理されるシートの長さ）は、１０〜１００ｍ／分、特に５０〜１００ｍ／分とするのが好ましい。圧着速度はシートの送り速度により調節できる。圧着速度が速すぎると接合が不十分になり易く、遅すぎると生産性が低下したり、接合部分１２が焦げたりするため好ましくない。
【００２５】
超音波の周波数は１７〜１００ｋＨｚの範囲内にあるのが好ましく、超音波の振幅は１０〜１００μｍの範囲内にあるのが好ましい。周波数が低すぎる場合には圧接時間を長くしないと接合が不十分になり易く、高すぎる場合には圧接時間を短くしないと処理が過度に進行してしまうため好ましくない。また、振幅が小さすぎても大きすぎても繊維の入り込みが不十分になり易く、接合が弱くなり易い。
【００２６】
アンビルロール４の凸部３がパターン状に設けられている場合、そのパターンに対応して接合部分１２が形成される。このパターンは、適宜定めることができるが、点状の接合部１２を縦横もしくはランダムに配列したパターンが望ましい。接合部分１２は、例えば、図２及び図３に示すような菱形形状としたり、図４に示すような楕円形状としたりする等、任意に選択することができる。これらの場合における接合部分１２の好適な寸法例は、最長長さａが０ ．８ｍｍ、最短長さｂが０．３９ｍｍ、面積が０．１５６ｍｍ2であり、好適な付与形態は、長ピッチＡが３ ．１ｍｍ、短ピッチＢが１．５ｍｍである。
【００２７】
また、接合部分１２は点在パターンではなく、流れ方向またはこれに直交する方向に沿う縞模様のように連続線状のパターンも採用することができる。さらに、接合部分１２は、幾何学的模様のみならず、図５に示すような絵柄状とすることも可能である。
【００２８】
さらに別の形体として、部分的に接合部分１２，１２…を設けるのではなく、シート１０，１１の全面を接合部分とすることもできる。
【実施例】
【００２９】
線圧、超音波周波数、振幅をスライドさせながら、本発明の超音波接合により２プライ（２枚重ね）トイレットペーパーのサンプルを作製し、接合部分の光沢度および接合強度について評価した。結果を表１に示した。なお、表中、接合部分の光沢度は、非接合部の光沢度を１００としたときの相対値である。また、接合強度に関して、「弱」は、トイレットペーパーとしての一連の使用過程においてシート相互が分離し易い程度の接合強度を意味し、「強」は、トイレットペーパーとしての一連の使用過程においてシート相互が分離しない程度の接合強度を意味する。
【００３０】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、トイレットペーパーやティッシュペーパー、キッチンペーパー、ペーパータオル等に代表されるように、紙を複数枚（２枚に限定されるものではない）重ねて接合する用途に適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】接合装置の概要図である。
【図２】接合パターンの例を示す平面図である。
【図３】図２のIII-III断面図である。
【図４】接合パターンの例を示す平面図である。
【図５】接合パターンの例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１…接合装置、２…超音波付与部、３…凸部、４…アンビルロール、１０…第一の紙シート、１１…第二の紙シート、１２…接合部分。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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